本发明专利技术涉及废旧稀土电容电池的综合回收方法，属于稀土、镍等金属资源有色冶金技术领域。包括如下步骤：将废旧稀土电容电池切割，分离出电芯与零部件；将电芯加NaOH超声浸泡，然后分离出隔膜和泡沫镍，得到浸泡液；过滤，滤渣用硫酸和H2O2溶解；过滤，滤液加Na2SO4反应；将反应液过滤，滤渣为稀土硫酸复合盐，滤液经P204除杂、P507萃取分离、反萃取获得电池级硫酸镍、硫酸钴。本发明专利技术实现了电池零配件和电池材料分级回收，实现了电池零配件与电芯分离，以及电池壳体、极柱的循环再利用，也实现了稀土、镍和钴的分离和再利用，为稀土、镍等稀有资源动态储备建立了基础，且成本低廉，经济效益明显。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于稀土、镍等金属资源有色冶金
技术介绍
进入21世纪以来，随着能源危机和环境污染日益加剧，节能减排的呼吁日趋高涨，世界经济的稳定增长和人类社会的可持续发展，也迫切需要发展新型能源和改进能源利用方式。装配稀土电容电池的纯电动公交车因具有集中度高，推广应用具有环境、经济、社会效益明显的优势，受到广泛关注。稀土电容电池在制造过程中会产生一定量的废品，并且在纯电动公交车上的大量使用到寿命中止后需要处理，而稀土电容电池含有大量的稀土、镍等稀有有价资源。因此，不管是从环保、经济利益、社会价值的角度，还是从资源可持续性发展的角度，以及为国家战略资源(稀土、镍等)进行动态储备，回收再利用稀土电容电池材料具有重要的战略意义。现有的镍氢电池，与稀土电容电池存在一定的相似，均富含大量的稀土、镍等金属，但当前电池中稀土、镍等金属的回收方法主要是火法和湿法。火法就是利用废旧电池中各元素的沸点差异进行分离、熔炼，通过高温热解，然后，萃取分离纯化，以回收镍铁合金为目的。这种方法能耗高，未能有效的回收镍氢电池中的稀土元素。湿法主要是将电池物理分选，在此阶段废旧镍氢电池经过机械粉碎或球磨、去除碱液、磁力与重力分离方法处理后，含铁物质将被分离出来，通过酸洗将铁、镍等元素溶解在酸溶液中，根据不同金属盐或氢氧化物的不同溶度积，通过调节溶液的PH值将镍钴以外的其它金属沉淀出来，根据镍、钴的电化学还原电位不同，剩余的镍和钴可以采用金属电沉积技术以金属的形式沉积到电极上。但是，这样还是不能很好的回收镍氢电池中的稀土元素。`稀土电容电池为水系动力电池，方型钢壳，铜、铁在电池中呈微量(彡0.02%)，而镍含量50%以上，采用火法制备镍铁合金回收镍，显然不可取；采用传统的湿法，大量的稀土、镍等物质具有磁性，难以磁力分选，而机械粉碎，又容易造成集流体(即泡沫镍)变成碎渣，增加回收难度和回收试剂使用量；同时，镍、钴含量的质量比为8:1，选择电化学还原存在较大的交叉污染，降低其经济利用价值，且稀土均未能进行充分回收。随着稀土价格提升和稀土稀缺性逐渐为人所认识，稀土回收逐渐成为电池材料回收的主要着力点。CN102959102A专利采用硫酸盐沉淀稀土分离，稀土硫酸盐沉淀纯度较低，后续的镍、钴分离采用硫化物，镍、钴同时沉淀，未能有效分离，造成后续处理困难重重；而CN101886178A专利采取P204萃取剂一次性萃取出硫酸镍、硫酸钴混合溶液，经过液相合成球形氢氧化镍，但此氢氧化镍电化学性能一般，钴含量波动大，不能作为动力电池电极材料，更不能循环利用；与此同时，硫酸镍、硫酸钴混合物还不能直接作为深加工产品的原材料，限制了应用范围，且存在工艺环保性较低。此外，电池的回收过于侧重内部有价金属，其它部分弃之不取,而水系动力电池的零部件(如极柱、电池壳体等)价格高(电池壳和极柱占电池总成本的10%左右)，回收处理得当，可以反复使用，无疑也是回收考虑的地方。目前，缺乏针对废旧水系动力电池，尤其是废旧稀土电容电池的回收工艺，能整体回收，且回收的材料能进入稀土电容电池生产制造领域，实现经济、循环产业链。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，实现了电池零配件和电池材料分级回收，实现了电池零配件与电芯分离，以及电池壳体、极柱的循环再利用，也实现了稀土、镍和钴的分离和再利用，为稀土、镍等稀有资源动态储备建立了基础，且成本低廉，经济效益明显。本专利技术所述的，包括如下步骤:a、将废旧稀土电容电池切割，分离出电芯与零部件；b、将电芯加NaOH超声浸泡，然后分离出隔膜和泡沫镍，得到浸泡液；C、将步骤b得到的浸泡液过滤,滤洛用硫酸和H2O2溶解；d、过滤，滤液加Na2SO4反应；e、将步骤d得到的反应液过滤，滤渣为稀土硫酸复合盐，滤液经P204除杂、P507萃取分离、反萃取获得电池级硫酸镍、硫酸钴。其中:步骤a中所述的切割为稀土电容电池顶盖与电池壳体分离，所述的切割工具为激光切割机；所述的电芯为极板和隔膜，所述的零部件为电池壳体、安全阀、极柱、极耳、螺母、平垫和密封垫。其中，电池壳体和平垫经纯水超声清洗后可直接使用，极柱、螺母经打磨电镀镍后可作为新配件使用，顶盖、极耳和安全阀作为金属废品用于钢铁冶炼原料，密封垫作为塑料废件集中处理。步骤a中所述极柱为T型钢结构，外镀镍厚度为20 μ m，所述电池壳体和平垫均为不锈钢材质，耐强酸强碱，变形性小。步骤b中所述的将电芯加NaOH超声浸泡为:将电芯与纯水浸泡，电芯与纯水的质量比为1:0.8-1.2，再加入NaOH超声浸泡，浸泡温度为40 75°C，浸泡时间为I 3h ;其中:NaOH与纯水的用量比为0.1-0.2: LNaOH以mol计，纯水以L计。所述的超声采用的超声波功率为1000 2000W，超声次数为4 8次，超声时间为20 30min，超声是用于电极材料与泡沫镍集流体的分离，相对于当前的机械粉碎，超声不会进一步破坏泡沫镍的整体外观。步骤b中分离出的泡沫镍可直接作为贮氢合金的金属镍材料，步骤b中分离出的隔膜属无纺布，可作为制造新隔膜的原材料再利用。步骤b中浸泡装置加装密封盖，密封盖包含泄压孔，泄压孔数量2 4个。此外，加入NaOH是为了进一步溶解Al，形成可溶性溶液，其反应机理如下:2Al+2Na0H+6H30=2Na +3 步骤c中所述的过滤为:真空抽滤，纯水洗涤，纯水温度60 95°C，洗涤次数3 6次。抽滤滤渣富含稀土、镍、钴等，滤液含Κ、Α1、Ζη等离子的溶液，滤液可经旋转蒸发获得富含K的固体，可以作为农业稀土化肥。步骤c中所述的滤洛用硫酸和H2O2溶解为:将滤洛与纯水混匀,滤洛与纯水的质量比为I:0.8-1.2，加入硫酸溶解，pH控制在I 2，溶解时间为10 24h，再加入H2O2溶解，继续溶解3 6h，溶解温度40 85°C;其中=H2O2与纯水的用量比为0.1-0.2:1，H202以mol计，纯水以L计,一般硫酸与纯水的用量比为3-8:1,硫酸以mol计,纯水以L计。滤洛与纯水混匀，再逐渐加入硫酸溶液，进行溶解反应。pH控制在I 2是为了提供足够的H+溶解稀土、镍和钴，多余的H+维持溶液呈强酸性环境。溶解时间10 24h是因为反应速度较慢，需要足够的时间，H2O2作为一种氧化剂，加入是为加快溶解，不会引入新的杂质如CF，溶解温度越高，反应越快，但加热费用急剧增加，还存在反应飞溅的安全因素，因此，温度控制在40 85°C。步骤d中所述过滤为:真空抽滤，纯水洗涤，纯水温度40 90°C，洗涤次数I 3次。滤渣为Mn等的不溶物，即二氧化锰和未被硫酸溶解的物体，滤渣富含Mn等元素，可作为提炼金属锰的精矿。步骤d中Na2SO4与滤液的用量比为0.5-4:1，Na2SO4以mol计，滤液以L计。滤液温度为40 75°C，pH为2 5，滤液为酸性环境，酸度比较强，随着Na2SO4的加入，溶液逐渐稀释，pH也逐步提高，可以适量加入NaOH固体，调节pH值为2_5，pH较低有利于加快反应速度，但溶剂用量增加，PH较高，有利于节省溶剂，同时，游离H+较少。滤液加他2304反应的反应时间为4 12h。步骤e中所述过滤为:真空抽滤，纯水洗涤，纯水温度40 90°C，洗涤次数2 5次。滤渣为稀土硫酸复合盐，稀土为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种废旧稀土电容电池的综合回收方法，其特征在于：包括如下步骤：a、将废旧稀土电容电池切割，分离出电芯与零部件；b、将电芯加NaOH超声浸泡，然后分离出隔膜和泡沫镍，得到浸泡液；c、将步骤b得到的浸泡液过滤，滤渣用硫酸和H2O2溶解；d、过滤，滤液加Na2SO4反应；e、将步骤d得到的反应液过滤，滤渣为稀土硫酸复合盐，滤液经P204除杂、P507萃取分离、反萃取获得电池级硫酸镍、硫酸钴。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志军，张亚莉，于先进，刘开宇，
申请(专利权)人：淄博国利新电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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